Солнечные батареи в Сахаре превратили бы ее в зеленый сад, но это опасно для глобального климата

Пустыни могут быть лучшими местами на Земле для сбора солнечной энергии: там много мееста, обычно нет гор и точно нет недостатка в солнечном свете. Десять крупнейших солнечных электростанций мира расположены в пустынях или засушливых регионах.

По часовой стрелке сверху слева: солнечный парк Бхадла, Индия; Солнечная ферма Desert Sublight, США; Парк солнечных батарей Хайнаньчжоу, Китай и парк солнечных батарей Уарзазат, Марокко

В гигантскую солнечную ферму можно превратить и самую большую пустыню в мире, Сахару. Такая суперэлектростанция могла бы производить энергию в объемах, вчетверо превосходящих сегодняшние мировые потребности мира. Были даже проведены предварительные изыскания на этот счет.

Но есть проблема. Хотя поверхности солнечных панелей и поглощают большую часть попадающего на них солнечного света, только около 15% этой энергии преобразуется в электричество. Остальное возвращается в окружающую среду в виде тепла. Панели намного темнее земли, которую они покрывают, а это значит, что обширные солнечные батареи будут поглощать много дополнительной энергии и выделять ее в виде тепла, тем самымповышая температуру окружающей среды.

Если бы эти эффекты были только локальными, они не имели бы значения в малонаселенной и бесплодной пустыне. Но масштабы установок, которые потребуются, чтобы сократить мировой спрос на ископаемую энергию, будут огромны: тысячи квадратных километров. Тепло, повторно излучаемое из области такого размера, будет перераспределяться потоком воздуха в атмосфере, оказывая глобальное воздействие на климат.

Более зеленая Сахара

Группа китайских исследователей подробно изучила вопрос о воздействии крупномасштабных солнечных ферм в Сахаре на глобальный климат и растительный покров. Результаты исследования, ставшего логическим развитием предыдущей работы трехлетней давности, были опубликованы в конце прошлого года в Geophisical Research Letters.

Как показала предыдущая модель, как только размер солнечной фермы достигнет 20% от общей площади Сахары, будет запущена петля обратной связи. Тепло, излучаемое более темными, по сравнению с сильно отражающей пустынной почвой, солнечными панелями, увеличит разницу температур между землей и окружающими океанами и снизит давление околоземного воздуха. Это заставит влажный воздух подниматься и конденсироваться в капли дождя. С большим количеством муссонных дождей пойдут в рост растения, отчего пустыня станет поглощать еще больше солнечной энергии, поскольку растительность поглощает свет лучше, чем песок и почва. Чем больше растений присутствует, тем больше воды испаряется, создавая более влажную среду, которая способствует распространению растительности.

Такая петля обратной связи и сохраняла большую часть Сахары зеленой во время африканского влажного периода , который закончился всего 5000 лет назад.

Таким образом, гигантская солнечная ферма сможет не только генерировать достаточно энергии для удовлетворения глобального спроса на нее, но и превратить один из самых враждебных человеку регионов на Земле в оазис, пригодный для проживания.

Однако, в недавнем исследовании, в результате более подробного моделирования, были выявлены и другие последствия этого проекта. Изменение климата Сахары повлечет за собой ряд эффектов планетарного масштаба.

Засуха в Амазонке, циклоны во Вьетнаме

Покрытие 20% территории Сахары солнечными фермами повысит температуру в пустыне на 1,5 ° C. При покрытии 50% повышение температуры составит 2,5 ° C. Это потепление распространится по всему земному шару за счет движения атмосферы и океана, повышая среднюю мировую температуру на 0,16 ° C для 20% покрытия и на 0,39 ° C для 50%. Но температурный сдвиг не будет равномерным: полярные регионы нагреются больше, чем тропики, увеличив потерю морского льда в Арктике. Это еще больше ускорит потепление, поскольку тающий морской лед обнажает темную воду, которая поглощает больше солнечной энергии.

В итоге, новый источник тепла в Сахаре реорганизует глобальную циркуляцию воздуха и океана, влияя на характер осадков по всему миру. Узкая полоса сильных дождей в тропиках, на которые приходится более 30% глобальных осадков, и которая поддерживает тропические леса в бассейне Амазонки и Конго, сместится на север. Для региона Амазонки это вызывает засухи, поскольку из океана будет поступать меньше влаги. Потери будут примерно равноценны приобретениям: Амазония потеряет такое же количество осадков, которое дополнительно выпадает на Сахару. Модель также предсказывает более частые тропические циклоны, поражающие побережья Северной Америки и Восточной Азии.

Глобальная температура, осадки и приземный ветер изменяются в симуляциях с 20% и 50% покрытием Сахары солнечными батареями.

Кроме того, пыль, уносимая из больших пустынь, является важным источником минеральных веществ для Амазонки и Атлантического океана. Это не учитывается в обновленной модели. Таким образом, более зеленая Сахара может вызвать еще больший глобальный эффект, чем это предполагается сегодня.

Мы только начинаем понимать потенциальные последствия создания крупных солнечных ферм в пустынях мира, — резюмируют авторы статьи. Решениям об их строительстве должен предшествовать анализ рисков, с учетом совместных реакций атмосферы, океанов и поверхности суши.

Не все просто и с ветряными электростанциями: они массово уничтожают хищных птиц.

По материалам The Conversation и AGU

На непригодных сельхозугодьях Фукусимы построят солнечные и ветряные электростанции

Вокруг Света